烟囱爆破倾倒折断的力学浅析.pdf

第 “卷第期 “ “ 年月 爆破 “ , / / . * / 3 . “ , A B . “ “ 0 “，F ; ） 0 - 3 D D H , BI G E G J H ’ C I A A ; AG A , E A H I C M I ; E 3 C ’ ’ J I H , B ; ’ B N I ; A I A D , D O I H , A B I 3 K B A B ’ L ’ A ; E；D G ; B；G D ; D ; ’ B 收稿日期 “ “ - - “ P 作者简介 唐海 （ 2 0 “ -） ， 男； 武汉 武汉理工大学资源与环境工程 学院在读硕士研究生Q 前言 定向爆破拆除高耸烟囱时， 其倾倒过程是个复 杂的力学过程。有不少人对之进行了分析， 对拆除 这类建筑提出了看法 将圆筒烟囱看作是圆柱台体 模型， 建立本构方程， 运用计算机编程或数值计算得 出自己的结论 ［ ］ 。但总的看来， 建立的力学方程 过于复杂。针对这种情况， 本文用一种简化的圆柱 筒体模型进行了力学分析， 得出了一样的结果。 烟囱倾倒过程的受力分析 为了分析的简便， 把烟囱看成简化的圆柱， 进而 看成等直杆， 而不会影响推导得出的结论 ［， .］。并 作如下假设（） 质量均匀的等直杆；（） 连续均匀的 变形固体。简化模型如图（） 。 爆破缺口形成后， 烟囱绕缺口倾倒的过程可以 看作是等直杆绕固定的绞支链转动。忽略风荷载的 影响， 其受力情况如图（L） 所示 （） 烟囱简化示意图 （L） 烟囱受力示意图 （D） 烟囱上部受力示意图 图烟囱模型简化示意图 以整个烟囱为研究对象， 由达朗伯原理知 “5“ （6）7“， 8 9- D ／ 4 （’为弯矩， ;为距中性轴的距离，4是与杆件形状有关的转动 惯量） 及变形后梁凸出边的应力必为拉应力可知， 首 先弯矩最大截面的最大拉应力达到强度极限时， 烟 囱倾倒向开始断裂。 ’ 工程实例 结合本人所参与的拆除爆破实例和现场观测的 断裂的现象， 做了如表的统计。 表砖烟囱定向爆破断裂观测统计 砖砌烟囱高度 ／.现象 4 4 烟囱倾斜约’ 5， 筒体在距地面高约 0 .处断裂， 倾斜约4 5时在烟囱顶部约 4 .再次断裂， 爆堆长6 4. - 起爆后， 在距离烟囱顶部 .处筒体折 断， 爆堆长- 6. ’ 0 起爆后， 烟囱倾斜约- 5时， 上部 ’.断 裂， 约0 5断裂为三段， 爆堆长4 . - 起爆 7 4 *后在烟囱 -.处断裂， ’ *后断 裂为’段， 4 *后落地， 爆堆长- 6. 4 起爆’ *后， 在 8.处折断， 爆堆长6 . 6 ’ *后在高约 ／’处折断， 大约在- *时上 部一段烟囱倾倒过程中再次折断 0 4 烟囱倾倒- 5时， 上部约 6.处明显折断 6 起爆*后在／’处断裂， *后在烟囱 高度／’处也出现断裂， 爆堆长约- . 从上面的工程实例看出， 砖砌烟囱首次折断很 多在烟囱的／ ’高度。可见前面对烟囱倾倒折断的 理论分析与实际工程比较一致。 - 烟囱前冲问题 烟囱首次折断后， 烟囱的运动情况简化如图 所示 图烟囱折断瞬时运动简化图 烟囱折断的瞬时，-点的速度为 - - ，, -段的速度瞬心在点，- - , - ， 所 以 , -，,, - , , , -中 ,“ -1, -， 即有,“ ， 烟 囱, -段的角速度不变， 但线速度变小， 烟囱的 触地速度也随之变小， 因此烟囱帽子前冲的距离也 就变小。这与许多工程实例一致。 实际上， 烟囱, -段转动到一定角度时，, -段 的截面受力达到强度极限时会再次折断， 折断部位 爆破 ’年’月 万方数据 在 “段的／ “处， 这也与强度不大的烟囱倾倒有 多次折断现象一致。 结论 烟囱爆破倾倒中首次折断的部位一般约在烟囱 高度的／ “处， 强度不大的烟囱可能会有多次折断， 但是强度大的烟囱 （如钢筋混凝土的烟囱） 不会折 断， 烟囱折断的时间越早， 则折断次数越多， 烟囱帽 子前冲的距离就越小。因此为了防止烟囱前冲， 应 避免把烟囱的铁梯部位定为倾倒方向， 必要时可以 在烟囱爆破缺口上部 （按实际的设计需要） 开一个小 口降低烟囱的强度。 参考文献 ［］ 赵福兴控制爆破工程学 ［］ 西安 西安交通大学出 版社， ’ ［］ 陈明华， 张建国， 于新高耸筒体建筑物爆破拆除的 倾倒过程力学分析 ［］ 中国矿业， * * （） ［“］ 张云鹏烟囱倾倒过程受力分析 ［］ 力学与实践， （,） ［,］ 和兴锁理论力学 ［］ 西安 西北工业大学出版社， * * ［］ 邓训材料力学 ［］ 武汉 武汉大学出版社， * * ［］ 梁开水等 -砖烟囱爆破倒塌过程与断裂分析 ［］ 爆破， * * ’ （增刊） , . / * ［.］ 罗启军 * -高砖囱折叠爆破拆除 ［］ 爆破， * * ’ （） “ / “ ’ （上接第’页） 一范围内连续。但是它们与公式 （ ,） 之间存在较大 的误差， 在*处相对误差高达 0 . 1， 随着 增大， 误差逐渐缩小， 在 *处相对误差仅 为’ 0 1， 在 ’ “*处相对误差达’ 0 “ ’ 1。 而 ’ “*““ , **的范围内， 公式 （ “） 与公 式 （ ） 非常逼近， 最大相对误差为“ 0 , 1， 随着比 例距离的增大， 误差逐渐缩小， 在 , * *处相 对误差仅为* 0 , 1。所以在使用公式时不能随便 乱用， 而应根据使用目的选择适当的公式， 以取得最 佳效果。例如在 ’ 范围内， 如果要对水 下目标进行破坏， 就应选择压力值相对偏低的公式 （ ,） ， 确保能达到破坏目标的目的； 若是计算舰艇通 过雷区的危险半径或者计算确保水下建筑物安全的 距离， 则选择压力值偏高的公式 （ “） ， 如果对计算结 果要求不是特别高， 推荐使用相对较简洁的公式 （ “） 来求无限水介质中爆炸的峰值压力， 也就是广 为使用的库尔公式。 参考文献 ［］ 叶序双爆炸作用基础 ［］ 南京 工程兵工程学院， 0 ［］ 张可玉， 詹发民水下爆破技术 ［］ 青岛 海军潜艇 学院， * * * 0 ［“］ 佟锦岳等水下工程爆破对环境影响规律研究 ［］ 爆 破， * * * . （“）（,） 第 *卷第期唐海等烟囱爆破倾倒折断的力学浅析 万方数据